ОНТОГЕНЕЗ, 2013, том 44, № 2, с. 77-90
БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
УДК 577.95:591.412:616.12-008.331.1
ВОЗРАСТНЫЕ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МИОЭНДОКРИННЫХ КЛЕТОК СЕРДЦА У КРЫС В НОРМЕ И ПРИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ
© 2013 г. И. М. Коростышевская, В. Ф. Максимов
НИИ физиологии СО РАМН, 630117Новосибирск, ул. Тимакова, д. 4 E-mail: kor@physiol.ru Поступила в редакцию 11.05.12 г.
Окончательный вариант получен 01.11.12 г.
Проведено качественное и количественное ультраструктурное исследование кардиомиоцитов правого предсердия у крыс линии ВАГ (контроль) и линии НИСАГ (с наследственной индуцированной стрессом артериальной гипертензией) в разном возрасте: 18-е сутки эмбриогенеза, 12-е и 21-е сутки после рождения, на 6-м и 13-м месяцах жизни. Показано, что у эмбрионов на фоне незавершенного морфогенеза предсердий в миоэндокринных клетках уже активно формируются, накапливаются и растворяются секреторные гранулы, содержащие натрийуретические пептиды. По ходу постнаталь-ного онтогенеза в клетках предсердий происходит накопление секреторного продукта. На всех изученных этапах онтогенеза у крыс гипертензивной линии в миоэндокринных клетках численная плотность гранул выше и качественный состав их более разнообразный, чем в контроле. Установлено, что в предсердных миоцитах крыс линии НИСАГ морфологические признаки гиперсекреции натрийуретических пептидов предшествуют генетически запрограммированному повышению артериального давления. У взрослых гипертензивных крыс гипертрофические и дегенеративные изменения миоцитов сочетаются с избыточным накоплением секреторных гранул, часть которых подвергается внутриклеточной деградации.
Ключевые слова: натрийуретические пептиды, правое предсердие, кардиомиоцит, онтогенез, крыса.
DOI: 10.7868/S0475145013020043
Сердце как центральный орган гемодинамики изучается всеми доступными средствами со времен Гарвея уже более трех веков. Естественно, что экспериментаторы и клиницисты всегда концентрировали свое внимание на структуре, функциях и патологии самых гемодинамически нагруженных отделов — желудочках, а правым предсердием традиционно интересовались электрофизиологи и аритмологи. Интерес научного сообщества к особенностям строения и функциям предсерд-ных миоцитов оживился 30 лет назад, когда было обнаружено, что в их секреторных гранулах синтезируются и накапливаются биологически активные пептиды, обладающие выраженным на-трийуретическим, диуретическим и гипотензивным действием (de Bold et al., 1981). Пик исследований гормональной активности сердца пришелся на 90-е годы прошлого столетия, когда в модельных экспериментах и клинической практике преимущественно иммуно- и биохимиче-
скими методами были получены фундаментальные сведения об этом регуляторном звене, антагонистичном прессорным системам. Все достижения новейших молекулярных, генетических и иммунологических технологий, предоставляя ценную информацию по нокаутным линиям животных, по молекулярной структуре пептидов и их рецепторов, по фармакокинетике в норме и патологии, остаются неполными без соответствующего морфологического контроля и привязки к определенным структурам. Морфологические исследования требуют применения электронной микроскопии, поскольку диаметр секреторных гранул в мышечных клетках предсердий не превышает 500 нм. Морфологических исследований натрийуретической системы сердца на этапах онтогенеза практически нет, а имеющиеся молекулярно-генетические и биохимические данные очень разрозненные (Deloof et al., 1995; Cameron, Ellmers, 2003; Zhang, Pasumarthi,
2007). Достижения и проблемы современного состояния знаний о натрийуретических пептидах сердца и их взаимодействий с известными вазо-констрикторными гормональными системами регуляции гемодинамики обобщены в авторских обзорах (Максимов, Коростышевская, 2011; Ко-ростышевская, Максимов, 2012).
Растяжение предсердия повышенным давлением и/или объемом крови — сильнейший специфический стимул для выделения накопленных натрийуретических пептидов из миоцитов и синтеза их de novo. Установлено, что у взрослых крыс в любой модели артериальной гипертензии (спонтанная, вазоренальная, при солевой нагрузке и аорто-кавальных анастомозах и др.) экспрессия генов натрийуретических пептидов в сердце и концентрация гормонов в крови повышены (Avramovitch et al., 1995; de Bold et al., 1996; Na-kayama, 2005; Рахчеева, Бугрова, 2010). Интерес к проблеме поддерживается тем, что и у больных с эссенциальной или вторичной гипертензией, застойной сердечной недостаточностью, ишемиче-ской болезнью сердца, хронической почечной недостаточностью, а также при других сердечнососудистых и гемодинамических нарушениях концентрация сердечных натрийуретических пептидов в плазме крови также значительно повышена (Bonow, 1996; Kawakami et al., 1996). Почему у таких больных с высоким артериальным давлением и отеками натрийуретические пептиды избыточны, но неэффективны? Этот гормональный парадокс ждет своего объяснения (Vese-ly, 2001, 2006, 2007). Является ли гиперсекреция компенсаторной реакцией на нарушение гемодинамики, когда и как начинают реагировать пред-сердные миоциты на гемодинамические нарушения или другие стимулы — остается совершенно неизвестным. Для решения этих проблем необходимы исследования на ранних стадиях онтогенеза с использованием адекватных экспериментальных моделей.
Цель исследования — описать ультраструктурные особенности становления и функционирования предсердных миоцитов на ключевых этапах онтогенеза у крыс в норме и при наследственной гипертензии.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Крыс линии ВАГ (нормотензивный контроль) и гипертензивной линии НИСАГ содержали в стандартных условиях вивария с водой и пищей без ограничения. Линия крыс НИСАГ с наследственной индуцированной стрессом артериальной гипертензией как модель эссенциальной ги-
пертонии была получена в Институте цитологии и генетики СО РАН путем селекции на основе аутбредной линии Вистар (Маркель, 1985). Морфологические признаки гипертрофии левого желудочка появляются в возрасте с 3-й по 5-ю недели постнатальной жизни (Шмерлинг и др., 1997), когда генетически закрепленная гиперчувствительность к стрессу проявляется в стойком повышении артериального давления (Маслова и др., 1996).
Ультраструктуру миокарда правого предсердия изучали на 5 стадиях онтогенеза: у эмбрионов на 18-е сутки развития, у крысят в период молочного вскармливания на 12-е и 21-е сутки жизни, у самцов на 6-м и 13-м месяцах жизни (5—6 животных в каждой группе). У половозрелых животных измеряли систолическое базальное артериальное давление сфигмографическим методом на хвосте (tail-cuff method) на фоне кратковременного эфирного рауш-наркоза, что позволило избежать влияния психического стресса, связанного с процедурой измерения. Животных умерщвляли под эфирным наркозом гильотинированием согласно "Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных" и директиве Европейского Сообщества (86/609/ЕС). Определяли массу тела и сердца.
Для электронно-микроскопического исследования ушко правого предсердия (у эмбрионов — целиком предсердие) фиксировали в растворе 2.5% глутарового альдегида и 2% параформа, до-фикс ировали в 1.5% растворе OsO4, заливали в смесь эпона с аралдитом. Ультратонкие продольные срезы миокарда контрастировали уранилаце-татом и цитратом свинца, просматривали в электронном микроскопе JEM-1400 (Jeol, Япония), фотографировали камерой Veleta 4 Mpx (Olympus, Япония). В пакете iTEM 5.1 (Olympus, Япония) измеряли размеры кардиомиоцитов в области ядра и диаметры секреторных гранул в них. Не менее чем на 15 случайных полях зрения каждого образца при увеличении х 10000 с помощью квадратной тестовой решетки с шагом 1 мкм определяли относительные объемы органоидов в цитоплазме кардиомиоцитов, подсчитывали численную плотность секреторных гранул. Статистическую обработку вариационных рядов и проверку их на нормальность распределения проводили в пакете Statistica 6.0. Результаты представлены в виде среднего и ошибки среднего (M ± m). Достоверность различий с контролем определяли t критерием Стьюдента дляp < 0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Характеристика предсердных миоцитов на ранних этапах онтогенеза
18-е сутки эмбриогенеза. У эмбрионов крыс линии ВАГ за три дня до рождения миокард правого предсердия настолько тонкий, что иногда представлен лишь 2—3-мя рыхлыми слоями мышечных клеток на разных стадиях дифференцировки. В более дифференцированных кардиомиоцитах вдоль длинной оси располагаются 1—2 пучка мио-фибрилл с четкими саркомерами. Значительная часть цитоплазмы заполнена скоплениями пылевидного гликогена с локусами резорбции. На срезах обнаруживается достаточно много митохондрий, встречаются фрагменты шероховатой сети, часто попадает центриоль. Около полюсов ядра располагаются 2—3 пластинчатых комплекса из уплощенных цистерн. Секреторные гранулы со средним диаметром 180 нм, содержащие натрий-уретические пептиды, группируются преимущественно в околоядерной зоне (рис. 1а). Если гранул в клетке много, то они встречаются и в зоне миофибрилл, и под сарколеммой. Ультраструктурные морфометрические параметры таких предсердных миоэндокринных клеток представлены в табл. 1. В малодифференцированных клетках секреторных гранул или нет совсем или они единичные и очень мелкие.
Секреторные гранулы представляют собой на срезах строго округлые тельца с элетронноплот-ной сердцевиной, окруженной одинарной мембраной. Такие гранулы обозначали как "зрелые" формы. Если края гранул на срезе выглядели размытыми и неровными, сердцевина — неравномерной и сниженной плотности без четкой ограничительной мембраны, то их относили к растворяющимся формам. Электронно-плотное вещество без четких границ в расширенных цистернах пластинчатого комплекса рассматривали как формирующиеся гранулы (рис. 1в). При подсчетах в эту группу относили также мелкие гранулы с четким светлым ободком под мембраной, располагающиеся в зоне Гольджи. Такая классификация оказалась достаточно информативной и успешно используется в морфологических исследованиях (АугатоуксИ й а1., 1995; ^коу, Мигаёоуа, 2003
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.